粒子加速器原理细胞再生

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[丧尸药]史上最令人恐惧的五大科学实验一看吓一跳(图)
作者:雪峰读书&&时间: 02:43:03
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第二次世界大战期间美国海军陆战队进行了一个项目,把老鼠训练成为自杀性炸弹鼠。1942年一位宾夕法尼亚牙医莱特尔-亚当斯在参观完新墨西哥州充满老鼠的卡尔斯贝洞穴后向白宫首次提出了这一想法。亚当斯提议使用胶带将微型燃烧弹捆绑到动物身上,这些捆绑有炸弹的蝙蝠将飞向日本并栖身在日本的木制建筑物中,然后引爆炸药。 海军陆战队捕获了数千只墨西哥无尾蝙蝠并且用胶带把爆炸装置捆绑到它们的后背上。这个项目在1943年报废了,或许是因为美国政府已经在原子弹技术获得巨大进步。当物理学家第一次启动大型强子对撞机(LHC)的开关时,至少有一些人屏住了呼吸。数年以来散步的谣传称粒子加速器能够创造出毁灭地球的微型黑洞。在2008年一群人甚至提出诉讼来阻止强子对撞机的启动,他们认为原子对撞能够导致世界末日。尽管这听起来貌似合理,但是大型强子对撞机基本上没有机会毁灭地球。一项全面的研究推断射向地球的宇宙射线通常会比粒子对撞机产生更高的能量碰撞。当然,即使世界遭到毁灭,至少我们也会得到一种安慰:今年早些时候瑞士物理学家们宣称他们或许已经发现了希格斯粒子,这种粒子被认为使其它所有微粒具有了质量。在1963年,社会心理学家史丹利-米尔格拉姆已经表明如果一位权威人士有要求的话,耶鲁大学的学生愿意对陌生人进行致命性休克。但是物理学家查尔斯想要了解当人们不知道他们是试验的一部分时,服从如何影响他们的决定。他描述了一种令人恐惧的试验方案:一位陌生的医生打电话给医院值夜班的真正护士,要求她们将两倍最大剂量的未经批准的药物给一位病人服用。护士不知道的是这种药事实上是一种无害的糖片而且医生也是一个骗子。
军情第一站 米尔军事论坛 虽然令人恐惧的是这个实验被完全允许的,而且更加可怕的是22位护士有21人遵照指示去做。研究人员清楚的标记了药物因此护士知道它们是病人的配药。护士接受电话指示和给予一种未经批准药物的行为已经违反了医院的规定。这项研究只是表明职权对于人们的道德标准会产生多大的影响。 米尔网 在20世纪50年代中央情报局(CIA)启动了一个名为MKULTRA的绝密项目来寻找药物和其它的技术来进行心灵控制。在接下来的二十年里。中央情报局使用了致幻剂、剥夺睡眠和电休克技术试图进行完美洗脑。中央情报局科学家们进行了超过149个研究项目作为MKULTRA项目的一部分。受到水门事件的影响,1973年中央情报局主管理查德-赫姆斯命令销毁与这一项目有关的文档,然而一些文档逃过了此劫。在1940年俄罗斯科学家公布了一段视频,视频中被切下的狗头存活了几个小时,而且能够对声音做出摇动耳朵的动作甚至会舔它们的嘴巴。科学家们称他们能够通过一种人造血液系统让这些动物存活。但是那只是第一次有科学家创造僵尸狗。在2005年美国科学家创造了另一群僵尸狗。根据匹兹堡大学的研究人员所述,研究团队通过冲洗掉它们体内的所有血液并且使用含有氧气和糖分的生理盐水进行替换的方式杀死它们。三个小时之后研究团队给这些狗输血并且进行电击。这些狗活了过来,虽然有一些存在永久性损伤,但大多数都没有严重损伤。这项研究表明有一天能够复活那些因失血太快而使医生来不及修复伤口的人们复活。美国媒体评出最恐怖六个科学构想也许,在我们的性格形成时期,不知多少次看过《人间大浩劫》(The Andromeda Strain),里面的情节可能无数次让我们从睡梦中惊醒。然而,当你听说微生物学家“复活”了长期沉睡的致命病毒,对人类充满敌意的银狐现身西伯利亚,士兵服用了“清醒药丸”可二十四小时不睡觉、全天在战场上拼杀的时候,你会禁不住不寒而栗。千万不要认为这些都是恐怖电影中的情景,下文中令人难以置信的研究项目会证明这并非是虚构,一些备受我们尊敬的科学家正在实施。他们均提出了颇为“理性”的目标,研究在不知不觉中进行,只不过我们对此一无所知罢了。1.重建1918流感病毒1918年西班牙流感疫情是人类在20世纪经历的最严重的一次瘟疫,全世界共有五千万人丧生。一年内,这种流感病毒发生变异,免疫性扩展,流感随即消失。2005年10月,美国疾病预防控制中心领导的一个研究小组提取了埋葬于永久冻结带下一名患病女死者遗体的肺组织样片。通过从这些样片和存放于福尔马林中的活体解剖组织中提取的基因样本,研究人员终于成功复制出这种病毒数个基因编码。目前,重建的1918流感病毒存放于实验室冰箱内,但它们的致命性一如既往。研究初衷:科学家表示,这些病毒有助于揭示流感爆发的机理,可深入了解H5N1禽流感病毒如何从禽类传播给人类。瑞典卢德大学传染病医师、前联合国派驻伊拉克武器核查人员埃尔林?迈赫拉(Erling Myhre)表示,重建1918流感病毒“肯定会引起许多人的好奇心,可以让我们更好地了解流感遗传信息如何随时间推移而改变。”这项研究工作目前仍在继续进行当中。去年10月,研究小组首次公开了一种可预防重建病毒的疫苗。危险因素:这一项目被专家称为是“双刃剑”研究,顾名思义,它既有有利于人类的一面,也存在潜在的险恶风险。研究人员认为,针对人类威胁的研究与生俱来便存在风险。美国科学家联盟生物政策主任迈克尔?斯特宾斯(Michael Stebbins)说:“公众应该清楚,为了准备应对流行性疾病和生物恐怖主义,我们必须从事颇具风险的研究工作。”然而,这项工作却让一些科学家感到阵阵恐慌。哈佛大学滤过性病原体学家、非赢利组织军备控制与不扩散研究中心科学工作组成员延斯?库赫恩(Jens Kuhn)说:“1918流感病毒重建在其它国家眼中是个糟糕案例。”一旦拥有合适材料,“任何人都能根据已经公开的基因组密码重造这种病毒。”加拿大一个研究小组目前就在研究其重建的1918流感病毒。尽管迄今为止尚没有1918流感病毒从保存它们的防污染实验室中泄漏的报道,但SARS病毒泄漏在几年前全球SARS大爆发时多次被曝光,这不免令人忧心忡忡。尽管目前的抗病毒药物和最新问世的疫苗可以阻止重建病毒在老鼠身上传播,但并不能保证这些方法适用于人类,因为在1930年之后出生的人并不具备对1918年病毒的免疫力。美国罗格斯大学微生物学家理查德?埃布赖特(Richard Ebright)就对此项研究持批评态度。他说:“在那种条件下重造1918流感病毒是不负责任的行为。如果必须从事这项工作,那也应该以不同方式进行。”2.二十四小时清醒药丸 米尔网 根据美国全国睡眠基金会统计数据,71%美国人的工作日夜晚睡眠时间在八个小时或八个小时以下,更令人担忧的是,这一比率在不断升高。英国牛津大学生理节奏专家拉塞尔?福斯特(Russell Foster)表示:“我们正身处一个睡眠越来越被剥夺的社会。”不过,最新一批“改善失眠”的药物也许能够改善人的警惕性,且没有任何真正的副作用。去年夏天,美国国防部高级研究规划局(DARPA)测试了CX717药物,研究对象在服用了这种药物之后,能够在战场连续20小时不睡觉。每天只睡4个小时,剩余时间保持警醒,思维活跃,这倒是让人充满了遐想。与此同时,英国军方正试验一种可令士兵不会感到疲倦、连续两日保持清醒的药物“莫达非尼”(Modafinil)。该药俗称“丧尸药”,原用于治疗罕见的嗜眠病。莫达非尼品系的新药“armodafinil”甚至能让人保持更长时间的清醒,目前正欲申请获得美国联邦食品药品管理局(FDA)批准。研究初衷:美国宾夕法尼亚州制药公司“Cephalon”开发出莫达非尼和“armodafinil”用于治疗间发性嗜睡症,这种睡眠疾病伴有短暂的深度睡眠发作,有时会出现麻痹和幻觉等特征,从而使其成为取代咖啡因的新一代醒觉药物。这种保持长时间清醒的能力具有改变世界的潜力。研究发现,白炽灯可以让工人们在太阳落山后保持原来的工作效率。因此,能让人几天不睡觉依然保持注意力高度集中的药物将是未来研究的重点。危险因素:清醒药丸”可以让我们保持高效的工作效率。这难道不是一件好事吗?它们将让我们真正进入到一种每日工作或每日狂欢的状态吗?美国宾夕法尼亚州立大学睡眠研究人员戴维?丁格斯(David Dinges)过去多次测试这种理论。他说:“莫达非尼仅仅是个开始。”福斯特对此表示赞同:“我们有可能会成为第一个真正全天二十四小时不休息的物种。但我们对征服睡眠的后果知之甚少。”据报道,老鼠在连续17天不睡觉后会一命呜呼。“清醒药丸”似乎作用于一个或两个神经传递素。尽管如此,它们并非“复制”真正的休息时间。一般情况下,只有四至五个神经传递素共同发挥作用,才能让人自然地保持清醒。3.机器人士兵韩国政府和三星科技公司日前揭开了SGR-A1机器人的神秘面纱,这种装备有武器的机器人可以利用其高清晰红外线摄像机自动跟踪两英里半以外的闯入者。如果闯入者不能向机器人声音识别系统提供正确的密码,他将被遥控操作人员视作敌人,后者会命令机器人发出警告,如果对方不听劝告,机器人将发射橡皮子弹或真的子弹,释放催泪瓦斯。研究初衷:韩国是世界上出生率最低的国家之一,同时又不得不提防一个强大的对手――朝鲜。韩国政府投入数百万美元用于研制具备监视和警戒功能的智能机器人,以缓解劳动力不足的局面。预计这种机器人将在2008年之后服役,届时它们将被部署倒韩国边境、海岸沿线及恐怖分子计划袭击的目标等地区,担负起监视敌人的重任。危险因素:福斯特-米勒(Foster-Miller)公司曾研制出第一种具有革命性意义的新型“武装机器人”SWORDS。该公司早已听到了人们对这种机器人的各种疑虑。公司副总裁罗伯特?奎恩表示:“美国要我们绝对保证SWORDS不能自动发射子弹。”三星公司也坚持说,他们研制的智能机器人采取了类似保障措施:操作人员必须按SGR-A1“发射”键,它才能使用武器,同时操作人员还能指定非开火区。据合作开发SGR-A1机器人的高丽大学研究人员说:“这套安全系统的准确特性尚属机密信息。但它的目标是防止意外事故发生。”另外,通过机器人做出生死抉择的士兵仍不可避免面临许多烦恼。4.“地球遮阳伞”抗击全球变暖的最新计划听上去更像是“银河大战”:微型太空飞船发射的星云让1.8%的太阳光远离地球。美国亚利桑那大学斯蒂瓦天文台大镜实验室着名天文学家的罗杰?安吉尔(Roger Angel)终于解开了这道数学题。现如今,随着得到美宇航局先进概念研究所大笔资金支持,安吉尔正在制作一把巨大的“轨道遮阳伞”。按照安吉尔的构想,微型飞船可以发射到L1轨道,这条轨道每年的运行轨迹同地球相同。从那里,飞船的“大阴影”有助于整个地球的温度降下来。研究初衷:日渐升高的二氧化碳排放水平意味着全球气温在本世纪末将有可能上升10华氏度。反射太阳热量则可以缓解干旱、洪水、瘟疫和物种灭绝等对地球灾难性影响。危险因素:是二氧化碳排放造成全球气候变暖,还是太阳光本身?我们难道不需要把太阳光用于关键的事情吗?安吉尔承认:“这些措施可能对地球影响并不显着。”反射太阳光也许并非解决目前全球气候变暖的最有效措施之一。美国宾夕法尼亚大学气候变化专家理查德?埃利(Richard Alley)说:“如果一方面大量排放二氧化碳,另一方面又在阻挡太阳光线,我们就不会拥有与以前一样的气候特征。”埃利更为担心的是,飞船也许会忽然停止运行。他说:“如果我们排放的二氧化碳将来是目前水平的两倍、三倍甚至四倍时,气温就会升高10华氏度,这把‘遮阳伞’照样不起作用。如果有意外发生,飞船忽然消失了。你希望看到剧烈的气候变化吗?这可能是对‘遮阳伞’系统的一次打击。”安吉尔认为,他的方法可与其它方法相结合,用以阻滞太阳光的热量。他说:“这种方法绝对不能消除二氧化碳的困扰。”5.繁殖凶残食肉动物俄罗斯新西伯利亚细胞学与遗传学研究所的科学家一直在有选择性地繁殖对人类充满敌意的银狐。经过漫长的三十六代之后,两百只银狐确实对人类产生敌意,一旦有人靠近它们的笼子,它们就会发出尖叫声,猛咬铁栏杆,大有不冲出来誓不罢休的架势。研究初衷:已逝苏联遗传学家德米特里?贝尔耶夫(Dmitry Belyaev)从1959年开始对银狐进行实验,他当时的目标充满善意――最终把它们完全驯化。贝尔耶夫连续繁殖出几代对人类友好的银狐,而且基本上是以极少的时间复制了1.2万年之久的动物驯化过程。这一项目不断揭示了生性凶残的狼如何在人类摆布下进化成性情温顺的狗。但在1970年,为了探索动物行为的广度,这一研究项目开始繁殖侵略性极强的品种。夏威夷大学从事侵略行为研究的卡罗琳?布兰查德(Caroline Blanchard)曾参观过银狐繁殖农场。他说:“这是一个不切实际、想入非非的项目。”俄罗斯科学家并没有停止兴风作浪。加拿大莱斯布里奇大学侵略行为研究专家塞尔吉奥?佩里斯(Sergio Pellis)教授说,贝尔耶夫的“继承人”柳德米拉?特鲁特(Lyudmila Trut)1999年在美国《科学家》杂志上撰文称,他们的研究“产生了巨大的冲击。”佩里斯说:“让动物到达极限,你就能确定每种特性的进程。”
爱国交流理性平台危险因素:被驯化的银狐并不会四处乱窜,通常生活在这个世界上最偏远城市之一的铁笼中。即便侥幸逃脱,它们也不能在野外存活太久。佩里斯说:“‘侵略性’一词被误用了。这些动物具有超乎寻常的防御心理。”如果不是饿得半死,它们绝对不会从藏身之处现身,但在出来寻找食物时,它们就有可能威胁到人类的安全。6.人类具备再生能力两栖动物若是肢体或是身体其它部分受损,它们可以再生出新的肢体或是在不留下任何伤疤的情况下使伤口痊愈,但哺乳动物尚不具备这种再生能力。美国杜兰大学细胞生物学家肯?穆尼奥卡(Ken Muneoka)说:“这显然是一个很大的难题。”根据美国国防部高级研究规划局(Darpa)最近一项投入760万美元的研究项目,两个科研小组将尝试改变人类这一进化缺陷,赋予我们再生能力。该研究项目当前的目标是培育哺乳动物胚基(blastema),即可再生新的两栖动物肢体的一组胚胎细胞。美国国防部高级研究规划局希望科学家能在四年内再生老鼠爪子。一旦这一目标实现,科学家下一步会顺理成章会聚焦于人类再生能力的研究。研究初衷:从朝鲜战争至今,美国被截肢军人的比例翻了一番,这是防弹衣和战地医学发展带来的后遗症。美国国防部高级研究规划局的资助将有助于科学家进一步推进对组织再生的基因和细胞进程的研究。领导其中一个研究小组的科学家穆尼奥卡说:“即便我们失败了,我们也会掌握更有效的疗伤方法。”危险因素:另一研究小组的负责人、美国匹兹堡大学麦高恩再生医学研究所的斯蒂芬?巴迪拉克(Stephen Badylak)表示,同奇特的项目名称(“不,我真的有两条左腿”)一样令人吃惊的是,该项研究并不涉及基因学。他说:“我们需要的基因就在那儿。”哺乳动物已经可以再生肢体,只不过这种再生能力同两栖动物相比是小巫见大巫。指尖脱落的孩子可以再生出骨骼和组织。两个研究小组正沿着更令人好奇的研究方向前进。费城威斯塔研究所免疫学家艾伦?赫伯-卡茨(Ellen Heber-Katz)教授发现,实验鼠“MRL”品种的再生能力介于两栖动物和正常哺乳动物之间。赫伯-卡茨教授表示,他们曾切掉或损毁实验鼠的不同器官,如足趾、尾巴、耳朵,甚至心脏组织,但它们重新生长出来,尽管并没有原来那么完整。这项研究显然具有不同寻常的意义,也许可以改变被截肢者的一生。科学家相信,在把细胞成分和细胞外成分(如激素、维生素A,成纤维细胞)混合后,用于新近截肢处,可让它们逐渐再生。巴迪拉克信心十足地说:“我们能在九个月内让完整再生一个人。肢体再生也许有一天是轻而易举之事。” 欢迎您转载分享:
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官方公共微信2014年科学新突破:物理界将取得反物质研究新突破-上海交通大学 科学技术发展研究院
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2014年科学新突破:物理界将取得反物质研究新突破
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[导读] 深空调查方面,科学家已经将视野从太阳系数光年拓展到数千光年,在这个区间上的系外行星成为科学家调查的对象,目前我们已经发现了800多颗系外行星,其中有存在可居住带上的系外行星。
据国外媒体报道,2013年过去了,进入了2014年,过去的一年内,科学界在各个领域都取得了不同程度的新发现和新突破,比如科学家在太阳系之外发现了新的系外行星,评估了银河系内系外行星的数量、确认了一个难以捉摸的粒子、发现了人类进化史上新的线索,时间在不断流逝,科学却不断前进,那么明年的科学界会取得哪些发现呢?
物理界将取得反物质研究的新突破:
一些研究人员从不同的角度预测2014年科学界可能取得的成就。
欧洲核子研究中心的反氢原子调查计划。
2014年的一项重大物理发现可能来自欧洲核子研究中心(CERN)进行的一项反氢原子的调查,这是氢的反物质,由一个反质子和正电子组成,我们知道氢原子核内为带正电的质子,核外为带负电的电子,反氢则正好相反。这也说明反物质粒子与“正”物质之间的区别在于带有相反的电荷,欧洲核子研究中心的科学家进行的阿尔法实验旨在研究物质和反物质之间存在何种行为的引力作用。
大型强子对撞机数据分析或将取得一定的进展。
曾经举世瞩目的大型强子对撞机目前非常安静,这台著名的粒子加速器位于法国和瑞士的边境上,进入为期两年的维护和改进,升级后的粒子对撞机将比之前更强大,输出的能量更高,预计在2015年重新服役。但是物理界没有因为大型强子对撞机的维护而停下脚步,英国利物浦大学的物理学家Tara Shears认为大型强子对撞机早些时候的测试结果仍然在分析中,而且其他的实验也正在进行之中,2014年有希望取得一些发现。
国际空间站的阿尔法磁谱仪。
位于国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS)也是调查反物质,2013年4月,科学家宣布阿尔法磁谱仪发现了高能正电子,这就是一个反物质粒子,本质上看其带有相反的电荷,位于伊利诺伊州的费米实验室也进行了不同的测量实验,其中还涉及到对中微子的调查。科学家试图通过对亚原子粒子的调查间接验证物理学的标准模型,到目前为止包括希格斯玻色子在的发现都符合标准模型的预测,但令人失望的是,该模型无法解释宇宙未来的命运。
科学家希望2014年可以发现“地球2.0”。
深空调查方面,科学家已经将视野从太阳系数光年拓展到数千光年,在这个区间上的系外行星成为科学家调查的对象,目前我们已经发现了800多颗系外行星,其中有存在可居住带上的系外行星。波多黎各阿雷西博观测站的行星学家亚伯门德斯认为在过去的一年内有许多被认为是潜在的地球2.0系外行星被发现,2014年的最大希望是发现可居住带上的类地行星,该行星的体积和质量与地球越接近越好。
生物学家预测2014年将取得阿尔茨海默氏病治疗上的新突破。
在医学领域,2014年可能是一个医学发展的“新年”, 纽约大学Langone医学中心生物伦理学家Arthur Caplan预测我们在诊断阿尔茨海默氏病上将有重大的突破,利用计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)扫描技术可以取得新的发现,同时我们还希望对干细胞进行研究,此类细胞可分化成多种类型的组织,可发挥很大的用途。2014年可能会首次披露干细胞再生医学的新进展,比如治疗脊髓损伤。
古生物学将使用新的复苏技术和3D打印技术研究化石。
古生物学在2014年的调查方向依然是发现那些脆弱的化石,莫里森自然历史博物馆主任马修认为新的复苏技术可以用于分析化石,精密CT扫描和虚拟技术有助于对化石的调查,研究人员甚至使用3D打印技术建立化石的模型,复制出一模一样的结构。马修和他的同事计划在2014年使用CT扫描技术分析困在硬砂岩中的化石样本。
科学家希望类人型机器人可在凹凸不平的地面上自如行走。
康奈尔大学的生物力学研究员安迪瑞希望2014年将取得机器人研究的突破,希望看到稀机器人像人类那样行走,目前所面临的挑战是机器人如何在凹凸不平的地面上自如行走,如何给机器人使用合适的能量源,到目前为止,波士顿动力公司的类人型机器人阿特拉斯可以在崎岖的地形上行走,但是要接入外部电源控制。
军方使用的单兵外骨骼可负载一些沉重的军备。
科学家试图提出一个新的机器人控制理论,可以解释类人型机器人在移动上如何进行程序处理,亚利桑那州立大学的机器人专家也梦想有一个优雅的机器人,户外移动速度可达到每小时70公里,甚至还可能出现3D打印的机器人,目前军方使用的机器人外骨骼装置可以为士兵减轻负重,比如负载一些沉重的军备等。  【内容提要】  物理学家用粒子加速器来回答基础物理学的问题—我们的宇宙究竟是怎么来的?很多粒子加速器个头巨大:在芝加哥附近费米实验室的万亿电子伏加速器周长达六公里,而日内瓦的大型强子对撞机还要再大四倍,而且它们都非常昂贵。  可能,您会觉得粒子加速器是纯粹的研究用仪器。但是,如果您觉得这些机器在研究之外一无是处的话,就大错特错了。粒子加速器,早已走出实验室,渗入工业界的各个环节。而且,科学家们还在不停地设想新的应用。当用于基础研究的资金减少的时候,科学家就会想新办法来筹钱。  罗伯特·柯法特是美国伊利诺伊加速器中心费米实验室的主任,他和他的同事讲解了您大概没听说过的10个粒子加速器的应用。  No.1  牛奶盒封口?加速器瞬间完成  加速器用电磁力加速带电粒子,所得的粒子束可以沿设定的方向运动。当带电粒子经过一个原子,它可以同这个原子中电子相互作用,把它们从原先的轨道中踢走,同时破坏掉化学键。  这样,某些化合物会分解掉,有些则会发生聚合。  后者是粒子加速器被应用到工业界最早的例子,这项应用至少可以追溯到20世纪80年代:给薯片袋子和牛奶盒子封口。薯片袋子由两层用胶水粘在一起的铝箔制成。这种胶水在工业传送带上需要很长时间才能干。“永远都会是黏糊糊的。”但是电子束可以让这一切瞬间发生,“用加速器你可以瞬间让胶水聚合。”  No.2  天然气浪费?加速器可以搞定  比起石油,天然气更加难以驾驭,并且需要管道传输。所以每年都有数百万立方英尺的天然气被燃掉或被排掉而没有被传送到市场—造成了污染和浪费。  2013年美国浪费的天然气足够支持洛杉矶或者芝加哥全年用度。化学反应可以将天然气转化成液态烃或者石油,但是这个过程要求很高的温度和压力,只有大工厂才能实现。加速器可以通过用电子束打破碳氢键来实现同样的目标,从而使得天然气和重新结合成链状聚合物。这个过程据柯法特所说理论上可以奏效,但是还停留在未来技术的阶段—还没有建成的原型。  No.3  担心菜有菌?加速器消灭它们  如果你看见包装袋上有左边这个叫做“Radura”的标志,那么你的食物已经接受过电子束的辐照灭菌。超过40个国家利用这项技术杀死苹果、草莓、菠菜等产品中的沙门氏菌或大肠杆菌等生物。弗拉基米尔·施尔特瑟夫是费米实验室加速器物理中心主任,他解释说这种电子束经校正后可以摧毁病原体,但是不会影响产品本身。  分子越复杂,越容易被电子束打碎—细菌的DNA要比植物的DNA更复杂,所以它们会先被分解掉。不像意外核事故产生的放射性同位素,这种电子束完全在人们掌控之中,并且,也不像质子或者中子,它们不会破坏原子核。“我们现在说的这种射线来自于加速器,所以当你关掉开关,所有放射都停止了。”柯法特说道。同样地,电子束被用在辐照灭菌器中,为医用器具消毒。  No.4  煤炭变清洁?加速器安进烟囱  燃烧煤炭会产生诸如氮氧化物和硫氧化物的烟道气体:二氧化氮、三氧化氮、二氧化硫和三氧化硫等等。这些气体会同大气中的水反应,从而变成硫酸或硝酸,最终以有毒酸雨的形式浇在地球上。但是如果这些氧化物与氨气混合后并接受电子束的放射,它们可以转化成硫酸铵和硝酸铵,也就是普通的肥料。这个过程产生的粉尘状颗粒可以用静电式分离器或者离心式分离器收集,然后施到田里面。  柯法特认为这个想法让煤炭有机会成为清洁能源。“即便是在对再生能源和核能最乐观的估计下,煤炭在未来的20年内至少还要提供我们所需能量的20%。”柯法特说,“这个方法能让燃煤更符合环保要求。”PAVAC是由拉尔夫·艾丁格成立的一家公司,该公司位于加拿大英属哥伦比亚,致力于率先建成这项技术。  No.5  抗生素危害?加速器变药为肥  加速器可以用来清理污泥,可以清除引发藻类大量繁殖的氮和磷,以及那些对鱼类有害的激素和抗生素。  用电子束照射污泥可以分解里面的药物,把它们变成无害的化合物。电子射线还可以将水离子化,产生H3O和OH的自由基,创造非常利于氧化还原反应发生的环境。这种方法同样可以把复杂的药物化合物分解成基本元素,同时杀死病原体。“你可以放心地把经过辐照的污泥用在生菜地里面。”柯法特说道。  上世纪90年代初,佛罗里达的迈阿密建造了一座用加速器清理城市垃圾的试验性工厂。尽管这座工厂可以运作,但还不能解决所有问题,柯法特说,所以这个想法还没有被商业化。  No.6  制作新电脑?加速器不可缺少  分解分子和摧毁病原体的DNA并不是加速器的唯一绝招—它们还可以用来构造新的材料。  计算机芯片生产依赖一项称为“掺杂”的技术,其中硼和磷离子是用加速器注入到硅层中的。这些离子带正电,所以加速器可以利用电磁场控制这些离子束的方向。然后这些离子穿透硅晶片的表面并被放置在内部的精确位置,这会改变材料的导电性。  No.7  杀死癌细胞?加速器更加精准  电子束并不是可以用来杀死有害生物的唯一带电粒子。质子可以消灭肿瘤,适合用于放疗,因为它们比电子的穿透力更强。它们在穿透组织的过程中造成很少伤害,但它停下来的时候就足以杀死细胞。  科学家可以调整加速器,将破坏力释放到肿瘤的精确位置。这个概念在1946年由费米实验室的第一任主任罗伯特·威尔逊提出。将近半个世纪后,第一个医用质子束加速器在罗马林达大学医学中心开始运作。  罗马林达大学医学中心的质子加速器:自1990年开始运行之后,超过17000位病人在罗马林达大学医学中心接受了质子治疗。  No.8  阻止核反应?加速器能够干预  传统核反应堆是临界反应堆—它们会产生过量的中子,需要由控制棒吸收调节。问题是控制棒可能会因机械问题出故障,造成反应失控。加速器驱动的次临界系统可以直接控制中子的供应,而无需等中子过量之后再想办法消耗。  在加速器驱动的原子反应堆中,质子束撞击重靶核(铅或者水银)来产生“中子喷泉”,然后再利用这些中子驱动核裂变,如柯法特所说,这种设计很安全,他指出,因为“当你关掉加速器,核反应就停止了。”加速器反应堆还可以将现存的核废料分解转化成短寿命同位素。目前这种反应堆还没有被建成,但不少国家都在研发这种反应堆,柯法特说道。  No.9  石油用完了?加速器帮你寻找  便携式中子发生器(中子管)通过一种叫做中子测井的技术勘测石油、天然气或者水资源。在勘探过程中,中子放到勘探钻井中。当加速器产生的中子穿过钻井周围的土地时,它们同各种原料的原子核发生反应。这个过程产生的伽马射线可以利用伽马射线探测器检测到,这些信号的强度反应了地下材料的类型。  “通常人们要查看反应特征。”施尔特瑟夫说道,“如果有孔,那么放射出来的伽马射线会比较少。”同理,石油和水会产生不同量的伽马射线。  No.10  识别核威胁?加速器火眼金睛  介子加速器可以让我们真的穿墙而“看”。介子—一种同电子相似的亚原子,但它的质量大得多—可以轻易地穿过厚重的金属墙壁和容器,但是会同核材料发生反应。如果一辆卡车,也许是边境巡逻人员驾驶的卡车,装有隐蔽的裂变材料,发出的介子穿过卡车可以产生出高能的伽马射线从而被检测到。  这使得介子加速器成为识别核威胁的宝贵工具。举个例子,直升机可以携带介子加速器飞过水面,同时向船只发射介子射线。“你可以远程发送辐射,射线会选择性地与材料相互作用,然后就能知道在船上有没有某些特定的材料。”施尔特瑟夫说,“那样你就能搞清楚这条小船是否携带了核弹部件。”(本报综合)  宏坤制图

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